We wszechświecie są puste przestrzenie i nie możemy ich właściwie zobaczyć. I to dobrze.
Te puste przestrzenie - gigantyczne, nieregularne szczeliny w przestrzeni kosmicznej, które są puste od galaktyk - znajdują się w całym kosmosie. Ponieważ jednak są one puste, astronomowie nie mogą ich bezpośrednio obserwować. Zamiast tego zauważają je, mapując galaktyki w przestrzeni, a następnie zaznaczając obszary między nimi. Jednak z naszej perspektywy na Ziemi wszystkie puste przestrzenie wyglądają na zniekształcone.
Obszary te wydają się rozciągnięte w niektórych miejscach, a w innych zmiażdżone. Jest to konsekwencja „przesunięcia ku czerwieni” galaktyk na ich granicach, zniekształceń wizualnych spowodowanych ruchem tych układów: gdy oddalają się od obserwatora (w tym przypadku Ziemian), długości fal galaktyk wydają się rozciągać, stając się bardziej czerwonymi ; osoby zbliżające się do nas wyglądałyby bardziej na niebiesko, gdy ich fale stają się krótsze. Ciemna energia to nazwa, którą astronomowie nadali niewidzialnej sile rozciągającej nasz wszechświat i powodującej oddalanie się galaktyk od siebie.
To zniekształcenie okazuje się dobrą rzeczą, zgodnie z artykułem opublikowanym 9 lipca w czasopiśmie Physical Review D. Do tej pory naukowcy polegali na dokładnych pomiarach przesunięć ku czerwieni poszczególnych galaktyk, aby dowiedzieć się, jak szybko wszechświat się rozszerza, i z kolei, ile jest ciemnej energii, by napędzać tę ekspansję. Jednak pomiar zniekształceń pustek okazuje się być znacznie bardziej precyzyjną techniką, pozwalającą naukowcom jeszcze bardziej zawęzić tę ekspansję.
„W rzeczywistości mierzymy zniekształcenie pozycji galaktyk wokół pustych regionów” - powiedział Seshadri Nadathur, badacz z University of Portsmouth w Wielkiej Brytanii i główny autor artykułu. „Fajne w pustkach jest to, że są to obszary kosmiczne, wokół których możemy bardzo dokładnie modelować ruchy galaktyk”.
To dlatego, że matematyka potrzebna do precyzyjnego określenia ruchów galaktyk staje się znacznie prostsza w tych pustkach, powiedział Nadathur Live Live. (W tym przypadku zespół badawczy zbadał puste przestrzenie około 5,5 miliarda lat świetlnych od Ziemi.)
„Galaktyki poruszają się z powodu grawitacji ciągnącej je w kierunku obszarów nadmiaru materii, a problemem jest na ogół to, że nasza teoria grawitacji - ogólna teoria względności Einsteina - jest bardzo złożona, a równania trudno rozwiązać dokładnie” - powiedział. „Tak więc przez większość czasu w kosmologii używamy przybliżeń - znanych jako„ teoria perturbacji ”- aby pomóc w rozwiązaniu problemu. Ta teoria perturbacji działa o wiele lepiej w pustych regionach niż w regionach, w których jest dużo materii, więc nasze prognozy są łatwiejsze do wykonania i dużo bardziej dokładne w pustkach ”.
Rezultatem tej dodatkowej dokładności jest to, że korzystając z techniki zapoczątkowanej w tym artykule, naukowcy mogą dokonać znacznie bardziej precyzyjnych oszacowań tempa ekspansji wszechświata i lepiej potwierdzić, że obserwowane szybkości ekspansji pokrywają się z preferowanymi teoriami astronomów, dlaczego ekspansja dzieje się . Nowy wynik dodatkowo ogranicza zakres niektórych alternatywnych teorii, które się tam krążą. Poprzednie najlepsze pomiary ruchu galaktycznego również to robiły, ale według Nadathura około cztery razy mniej.
Te poprzednie najlepsze pomiary przesunięć ku czerwieni pustek galaktycznych pochodziły z badania nieba zwanego Spektroskopowym Badania Oscylacyjnym Baryona (BOSS). Ten pomiar zniekształceń pustych opierał się również na danych BOSS, ale znacznie poprawił wnioski wynikające z zastosowania tej nowej techniki analizy do danych z BOSS.
Naukowcy napisali w artykule, że udoskonalony pomiar ekspansji wszechświata jest zgodny z istniejącymi teoriami działania ciemnej energii we wszechświecie: że żyjemy w „płaskim” wszechświecie ze stałą ciemną energią napędzającą jego ekspansję. „Łącząc nasze wyniki z wynikami z techniki BAO, jesteśmy w stanie uzyskać znacznie lepszy pomiar kosmicznej ekspansji 5,5 miliarda lat temu” - powiedział Nadathur. „A to z kolei jest bardzo ważne, ponieważ mówi nam, co robiła ciemna energia w tym czasie, a także inne rzeczy, takie jak krzywizna przestrzeni - co nas ekscytuje kosmologów”.
Naukowcy wskazali również w artykule, że istnieje kilka przyszłych prób dokładniejszego skanowania nieba niż BOSS, aby jeszcze lepiej zrozumieć ciemną energię. Ta sama technika, jak napisali naukowcy, powinna znacznie poprawić również dokładność tych badań.
